On the optimal energy management and robust control of a residential microgrid integrating the electric vehicle
Contribution à la gestion d’énergie optimale et la commande robuste d'un microgrid domestique intégrant le véhicule électrique
Résumé
Recent advances in renewable energies has sparked a veritable revolution in the energy sector, opening up exciting new prospects for a more sustainable future. Among the technological advances that have emerged, microgrids stand out as a promising solution for sustainable development. In this thesis, an optimisation approach is implemented for the energy management of a residential microgrid made up of solar panels, a wind turbine, batteries and an electric vehicle. The work is divided into three closely related parts. Firstly, optimal sizing, which involves determining the size of the various components of the microgrid in order to achieve minimum cost and maximum autonomy. Next, an optimal energy management system is designed. This involves implementing a sophisticated algorithm that minimises the total cost of energy as a function of weather data, forecasted load consumption, and batteries and electric vehicle state of charge. The algorithm solves the problem while complying with all the residential constraints. Finally, the control of the various power converters is addressed. The ADRC approach has been implemented for robust control of a standalone inverter in the event of microgrid islanding. This involves setting up a real-time power flow monitoring and control system to supervise performance and rapidly responding to fluctuations in load demand or energy production.
L’avènement des énergies renouvelables a provoqué une véritable révolution dans le secteur de l’énergie, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives passionnantes pour un avenir plus durable. Parmi les avancées technologiques qui ont émergé, les microgrids se démarquent comme une solution prometteuse. Dans cette thèse, une approche d’optimisation est mise en oeuvre pour la gestion de l’énergie d’un microgrid constitué de panneaux solaires, d’une éolienne, des batteries et d’un véhicule électrique. Le travail se divise en trois parties étroitement liées. Tout d’abord, le dimensionnement optimal des différents éléments constitutifs du microgrid permettant de minimiser les coûts et maximiser l’autonomie. Ensuite, l’optimisation de la gestion de l’énergie est explorée. Cela consiste à la mise en place d’un algorithme sophistiqué minimisant le coût total de l’énergie en fonction des données météorologiques, la consommation prévue et l’état de charge des batteries et du véhicule. L’algorithme résout le problème en respectant toutes les contraintes du système. Enfin, le contrôle des différents convertisseurs est abordé. L’approche ADRC a été implantée pour la commande robuste d’un onduleur autonome en cas d’îlotage du microgrid. Cela permet ensuite de mettre en oeuvre des algorithmes de gestion des flux de puissance en temps réel, permettant de superviser les performances et de réagir rapidement aux variations de la production renouvelable et du profil de charge.
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